JP2024022444A - カーボンナノチューブ水分散液およびその製造方法 - Google Patents

カーボンナノチューブ水分散液およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】カーボンナノチューブの含有量が大きく、かつ塗工が容易なるカーボンナノチューブ水分散液を提供する。【解決手段】本発明に係るカーボンナノチューブ水分散液は、カーボンナノチューブと、水と、カーボンナノチューブを前記水に分散させる分散剤と、を含み、カーボンナノチューブの含有量は、２．８質量％以上であり、分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位およびスルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位の少なくとも一方を含む重合体であり、Ｂ型粘度計を用いて２５℃、回転数６０ｒｐｍの条件で測定した粘度は、７５００ｃｐｓ以下である。【選択図】図４

Description

本発明は、カーボンナノチューブ水分散液およびその製造方法に関する。
カーボンナノチューブは、一様な平面のグラフェンシートを筒状に巻いたような構造を有している。カーボンナノチューブは、このような独特の構造を有するため、様々な特性を有している。そのため、カーボンナノチューブは、広範な分野において応用が期待されている。
例えば特許文献１には、カーボンナノチューブ集合体と分散媒の混合物を加圧して複数の細管流路に送り込み、上記混合物を衝突、合流させてカーボンナノチューブ分散液を製造する方法が記載されている。特許文献１には、カーボンナノチューブ集合体の濃度は、０．０１質量％から１質量％が好ましいことが記載されている。また、特許文献１には、カーボンナノチューブの分散剤として、例えばカルボキシメチルセルロースナトリウム塩を用いることが記載されている。
特開２０１３－２３０９５１号公報
上記のようなカーボンナノチューブ水分散液では、カーボンナノチューブの含有量を大きくすることが望まれている。カーボンナノチューブの含有量を大きくすることにより、例えば電磁波ノイズ抑制性能などのカーボンナノチューブ特有の性能を高めることができる。
しかしながら、カーボンナノチューブの含有量を大きくすると、カーボンナノチューブ水分散液の粘度が高くなり、カーボンナノチューブ水分散液を紙などの基材に塗工することが困難になる。
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、カーボンナノチューブの含有量が大きく、かつ塗工が容易なカーボンナノチューブ水分散液を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、カーボンナノチューブの含有量が大きく、かつ塗工が容易なカーボンナノチューブ水分散液の製造方法を提供することにある。
本発明に係るカーボンナノチューブ水分散液の一態様は、
カーボンナノチューブと、
水と、
前記カーボンナノチューブを前記水に分散させる分散剤と、
を含み、
前記カーボンナノチューブの含有量は、２．８質量％以上であり、
前記分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位およびスルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位の少なくとも一方を含む重合体であり、
Ｂ型粘度計を用いて２５℃、回転数６０ｒｐｍの条件で測定した粘度は、７５００ｃｐｓ以下である。
前記カーボンナノチューブ水分散液の一態様において、
前記分散剤は、ポリアクリル酸であってもよい。
前記カーボンナノチューブ水分散液の一態様において、
前記カーボンナノチューブの含有量は、３．０質量％以上であってもよい。
前記カーボンナノチューブ水分散液の一態様において、
前記カーボンナノチューブの含有量は、３．５質量％以上であってもよい。
前記カーボンナノチューブ水分散液の一態様において、
前記粘度は、５０００ｃｐｓ以下であってもよい。
前記カーボンナノチューブ水分散液の一態様において、
前記粘度は、３０００ｃｐｓ以下であってもよい。
前記カーボンナノチューブ水分散液のいずれかの態様において、
電磁波ノイズ抑制シートの塗工剤として用いられてもよい。
本発明に係るカーボンナノチューブ水分散液の製造方法の一態様は、
カーボンナノチューブと、水と、前記カーボンナノチューブを前記水に分散させる分散剤と、を含み、前記カーボンナノチューブの含有量が４．０質量％以上である第１分散液を作製する工程と、
カーボンナノチューブと、水と、前記カーボンナノチューブを前記水に分散させる分散剤と、を含み、前記カーボンナノチューブの含有量が４．０質量％未満である第２分散液を作製する工程と、
前記第１分散液と前記第２分散液とを混合して第３分散液を作製する工程と、
を含み、
前記第１分散液を作製する工程では、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を１回として水中対向衝突法を行って、前記第１分散液を作製し、
前記第２分散液を作製する工程では、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回以上として水中対向衝突法を行って、前記第２分散液を作製し、
前記第１分散液に含まれる前記分散剤および前記第２分散液に含まれる前記分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位およびスルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位の少なくとも一方を含む重合体である。
前記カーボンナノチューブ水分散液の製造方法の一態様において、
前記第１分散液に含まれる前記分散剤および前記第２分散液に含まれる前記分散剤は、ポリアクリル酸であってもよい。
前記カーボンナノチューブ水分散液の製造方法のいずれかの態様において、
前記第３分散液に対して、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回以上として水中対向衝突法を行って、第４分散液を作製する工程と、
カーボンナノチューブと、水と、前記カーボンナノチューブを前記水に分散させる分散剤を含み、前記カーボンナノチューブの含有量が前記第４分散液よりも大きい第５分散液を作製する工程と、
前記第４分散液と前記第５分散液とを混合して第６分散液を作製する工程と、
を含み、
前記第５分散液を作製する工程では、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を１回として水中対向衝突法を行って、前記第５分散液を作製し、
前記第５分散液に含まれる前記分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位およびスルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位の少なくとも一方を含む重合体であってもよい。
前記カーボンナノチューブ水分散液の製造方法の一態様において、
前記第５分散液に含まれる前記分散剤は、ポリアクリル酸であってもよい。
前記カーボンナノチューブ水分散液の製造方法の一態様において、
前記第６分散液に対して、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回以上として水中対向衝突法を行って、第７分散液を作製する工程と、
カーボンナノチューブと、水と、前記カーボンナノチューブを前記水に分散させる分散剤を含み、前記カーボンナノチューブの含有量が前記第７分散液よりも大きい第８分散液を作製する工程と、
前記第７分散液と前記第８分散液とを混合して第９分散液を作製する工程と、
を含み、
前記第８分散液を作製する工程では、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を１回として水中対向衝突法を行って、前記第８分散液を作製し、
前記第８分散液に含まれる前記分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位およびスルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位の少なくとも一方を含む重合体であってもよい。
前記カーボンナノチューブ水分散液の製造方法の一態様において、
前記第８分散液に含まれる前記分散剤は、ポリアクリル酸であってもよい。
前記カーボンナノチューブ水分散液の製造方法のいずれかの態様において、
前記第３分散液を作製する工程において、前記第１分散液の質量と前記第２分散液の質量との合計に対する前記第１分散液の質量の比が、０．１５以上０．７０以下となるように、前記第１分散液と前記第２分散液とを混合してもよい。
前記カーボンナノチューブ水分散液の製造方法のいずれかの態様において、
前記第２分散液における前記カーボンナノチューブの含有量は、３．８質量％以下であってもよい。
前記カーボンナノチューブ水分散液の製造方法のいずれかの態様において、
前記第１分散液における前記分散剤の含有量は、１．０質量％以下１５．０％質量以下であってもよい。
前記カーボンナノチューブ水分散液の製造方法の一態様において、
前記第２分散液における前記分散剤の含有量は、０．５質量％以下１０．０％質量以下であってもよい。
本発明に係るカーボンナノチューブ水分散液は、カーボンナノチューブと、水と、カーボンナノチューブを水に分散させる分散剤と、を含む。カーボンナノチューブの含有量は、２．８質量％以上である。分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位およびスルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位の少なくとも一方を含む重合体である。Ｂ型粘度計を用いて２５℃、回転数６０ｒｐｍの条件で測定した粘度は、７５００ｃｐｓ以下である。
そのため、本発明に係るカーボンナノチューブ水分散液は、カーボンナノチューブの含
有量が大きく、かつ塗工が容易である。
本発明に係るカーボンナノチューブ水分散液の製造方法は、カーボンナノチューブと、水と、カーボンナノチューブを水に分散させる分散剤と、を含み、カーボンナノチューブの含有量が４．０質量％以上である第１分散液を作製する工程と、カーボンナノチューブと、水と、カーボンナノチューブを水に分散させる分散剤と、を含み、カーボンナノチューブの含有量が４．０質量％未満である第２分散液を作製する工程と、第１分散液と第２分散液とを混合して第３分散液を作製する工程と、を含む。第１分散液を作製する工程では、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を１回として水中対向衝突法を行って、第１分散液を作製する。第２分散液を作製する工程では、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回以上として水中対向衝突法を行って、第２分散液を作製する。第１分散液に含まれる分散剤および第２分散液に含まれる分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位およびスルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位の少なくとも一方を含む重合体である。
そのため、本発明に係るカーボンナノチューブ水分散液の製造方法は、カーボンナノチューブの含有量が大きく、かつ塗工が容易なカーボンナノチューブ水分散液を製造できる。
本実施形態に係るカーボンナノチューブ水分散液の製造方法を説明するためのフローチャート。 本実施形態に係るカーボンナノチューブ水分散液の製造方法の第１変形例を説明するためのフローチャート。 本実施形態に係るカーボンナノチューブ水分散液の製造方法の第２変形例を説明するためのフローチャート。 実施例１～２４の作製条件、ならびにカーボンナノチューブの含有量および粘度の評価結果を示す表。 実施例２５～３６、比較例１～７の作製条件、ならびにカーボンナノチューブの含有量および粘度の評価結果を示す表。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
１． カーボンナノチューブ水分散液
１．１． 成分
まず、本実施形態に係るカーボンナノチューブ水分散液について説明する。本実施形態に係るカーボンナノチューブ水分散液は、カーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」ともいう）と、分散剤と、水と、を含む。以下、各成分について説明する。
１．１．１． カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）
本実施形態に係るＣＮＴ水分散液に含まれるＣＮＴとしては、炭素によって作られる１枚の六員環ネットワーク（グラフェンシート）が円筒状に巻かれた単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ：single-walled carbon nanotube）、複数のグラフェンシートが同心円状に巻かれた多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ：multi-walled carbon nanotube）が挙げられる。ＣＮＴ水分散液は、ＳＷＮＴおよびＭＷＮＴのうち一方のみを含んでいてもよいし、両方を含んでいてもよい。ＣＮＴの両端は、閉じられていてもよいし、開かれていてもよい。
ＣＮＴは、例えば、アーク放電法、レーザーアブレーション法、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法などによって作製される。ＣＮＴは、これらの方法によって、所定のサイズに作製される。
ＣＮＴの直径は、例えば、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、より好ましくは８ｎｍ以上１５ｎｍ以下である。ＣＮＴの直径が１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であれば、ＣＮＴの分散性を向上できる。ＣＮＴの直径は、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）によって測定される。
ＣＮＴの繊維長は、例えば、０．５μｍ以上５０μｍ以下であり、好ましくは１０μｍ以上３５μｍ以下であり、好ましくは１２μｍ以上３０μｍ以下である。ＣＮＴの繊維長が０．５μｍ以上５０μｍ以下であれば、ＣＮＴの分散性を向上できる。ＣＮＴの繊維長は、ＳＥＭによって測定される。なお、「ＣＮＴの繊維長」とは、ＣＮＴがファンデルワールス力によって束（バンドル）となっている状態での長さであり、溶媒に分散される前のＣＮＴの長さである。
ＣＮＴのＢＥＴ比表面積は、例えば、５０ｍ２／ｇ以上５００ｍ２／ｇ以下であり、好ましくは１００ｍ２／ｇ以上３００ｍ２／ｇ以下である。ＣＮＴのＢＥＴ比表面積が５０ｍ２／ｇ以上５００ｍ２／ｇ以下であれば、ＣＮＴの分散性を向上できる。なお、「ＢＥＴ比表面積」とは、ＢＥＴ（Brunauer Emmett Teller）法で測定された比表面積のことである。ＢＥＴ比表面積は、自動比表面積測定装置によって測定される。
ＣＮＴ水分散液において、ＣＮＴの含有量は、２．８質量％以上であり、好ましくは３．０質量％以上であり、より好ましくは３．５質量％以上である。ＣＮＴの含有量が２．８質量％以上であれば、電磁波ノイズ抑制性能などのＣＮＴ特有の性能を高めることができる。
ＣＮＴ水分散液において、ＣＮＴの含有量は、例えば、２０．０質量％以下であり、好ましくは１０．０質量％以下であり、より好ましくは５．０質量％以下である。ＣＮＴの含有量が２０．０質量％以下であれば、ＣＮＴの分散性を向上できる。ＣＮＴの含有量は、熱重量分析（ＴＧＡ：thermal gravimetric analysis）によって測定される。
１．１．２． 分散剤
本実施形態に係るＣＮＴ水分散液において、分散剤は、ＣＮＴを溶媒である水に分散させる。本実施形態に係るＣＮＴ水分散液に含まれる分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位およびスルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位の少なくとも一方を含む重合体である。分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位およびスルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位の少なくとも一方を、９０質量％以上、好ましくは９５質量％以上含む重合体である。
分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位を含み、スルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位を含まない重合体であってもよい。分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位で構成された重合体であってもよい。分散剤は、ポリアクリル酸であってもよい。
分散剤は、スルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位を含み、アクリル酸に由来する繰り返し単位を含まない重合体であってもよい。分散剤は、スルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位で構成された重合体であってもよい。スルホン酸基を有する単量体としては、例えば、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン
酸、スルホエチル（メタ）アクリレート、スルホプロピル（メタ）アクリレート、スルホブチル（メタ）アクリレート、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、２－ヒドロキシ－３－アクリルアミドプロパンスルホン酸、３－アリロキシ－２－ヒドロキシプロパンスルホン酸などが挙げられる。分散剤は、ポリスチレンスルホン酸であってもよい。
分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位と、スルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位と、の両方を含む重合体であってもよい。分散剤は、アクリル酸と２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸との共重合体、アクリル酸とスチレンスルホン酸との共重合体であってもよい。
分散剤の重量平均分子量は、例えば、５０００以上１００００００以下であり、好ましくは６０００以上８０００００以下であり、より好ましくは７０００以上２０００００以下である。分散剤の重量平均分子量が５０００以上であれば、分散剤がＣＮＴに絡みつき易く、ＣＮＴの分散性を向上できる。ただし、重量平均分子量が大きすぎると逆に分散性が悪化するので、分散剤の分子量は、１００００００以下であることが好ましい。なお、「重量平均分子量」とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量のことをいう。
ＣＮＴ水分散液において、分散剤の含有量は、例えば、０．５質量％以上１５．０質量％以下であり、好ましくは０．９質量％以上９．０質量％以下である。分散剤の含有量が０．５質量％以上１５．０質量％以下であれば、ＣＮＴの分散性を向上できる。分散剤の含有量は、熱重量分析によって測定される。
ＣＮＴ水分散液において、ＣＮＴの質量ＭＣＮＴに対する分散剤の質量ＭＤＩＳＰの比ＭＤＩＳＰ／ＭＣＮＴは、１／５以上５以下（ＣＮＴ：分散剤＝５：１～１：５）であり、好ましくは１／４以上４以下（ＣＮＴ：分散剤＝４：１～１：４）であり、より好ましくは１／３以上３以下（ＣＮＴ：分散剤＝３：１～１：３）である。比ＭＤＩＳＰ／ＭＣＮＴが１／５以上であれば、電磁波ノイズ抑制性能などのＣＮＴ特有の性能を高めることができる。比ＭＤＩＳＰ／ＭＣＮＴが５以下であれば、ＣＮＴの分散性を向上できる。
１．１．３． 水
本実施形態に係るＣＮＴ水分散液は、溶媒として水を含む。水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、および蒸留水等の純水、ならびに超純水のようなイオン性不純物を極力除去したものが挙げられる。ＣＮＴ水分散液は、溶媒として水を用いるため、溶媒として有機溶媒を用いる場合に比べて、環境に優しい。ＣＮＴ水分散液は、ＣＮＴ、分散剤、および水のみを含んでいてもよい。すなわち、ＣＮＴ水分散液は、ＣＮＴ、分散剤、および水のみから構成されていてもよい。
１．１．４． その他の添加剤
本実施形態に係るＣＮＴ水分散液は、必要に応じて、さらに、保存剤、ｐＨ調整剤、着色剤、消泡剤などの各種添加剤を含んでいてもよい。
１．２． 粘度
本実施形態に係るＣＮＴ水分散液において、Ｂ型粘度計を用いて、２５℃、回転数６０ｒｐｍの条件で測定した粘度は、７５００ｃｐｓ以下であり、好ましくは６０００ｃｐｓ以下であり、より好ましくは５０００ｃｐｓ以下であり、さらにより好ましくは４０００ｃｐｓ以下であり、さらによりいっそう好ましくは３０００ｃｐｓ以下である。以下、「Ｂ型粘度計を用いて、２５℃、回転数６０ｒｐｍの条件で測定した粘度」を、単に「粘度」ともいう。なお、１ｃｐｓ＝１ｍＰａ・ｓである。
ＣＮＴ水分散液の粘度が７５００ｃｐｓ以下であれば、容易にＣＮＴ水分散液を塗工できる。さらに、均一性よくＣＮＴ水分散液を塗工できる。
ＣＮＴ水分散液の粘度は、例えば、５０ｃｐｓ以上であり、好ましくは１００ｃｐｓ以上であり、さらにより好ましくは１５０ｃｐｓ以上である。ＣＮＴ水分散液の粘度が５０ｃｐｓ以上であれば、より容易にＣＮＴ水分散液を塗工できる。
１．３． 用途
本実施形態に係るＣＮＴ水分散液は、例えば、ダイコーター、グラビアコーター、ワイヤーバーコーター、ナイフコーター、エアーコーター、ブレードコーター、ロールコーター、リバースロールコーターなどを用いて、所定の基材に塗工される。このようなコーターを用いてＣＮＴ水分散液の塗工を行う場合、ＣＮＴ水分散液の粘度が高すぎると、ＣＮＴ水分散液の塗工が困難になる。基材としては、例えば、紙、ＰＥＴフィルムなど樹脂製のフィルムが挙げられる。
基材に塗工されたＣＮＴ水分散液を乾燥させて、塗工層が形成される。ＣＮＴ水分散液の乾燥方法としては、ＣＮＴ水分散液に含まれる水分を蒸発できれば特に限定されないが、例えば、熱風乾燥、赤外線乾燥、自然乾燥などが挙げられる。
このようにして形成された塗工層は、電磁波ノイズを抑制するための電磁波ノイズ抑制シートとして用いられる。すなわち、本実施形態に係るＣＮＴ水分散液は、電磁波ノイズ抑制シートの塗工剤として用いられる。
なお、本実施形態に係るＣＮＴ水分散液の用途は、電磁波ノイズ抑制シートに限定されない。本実施形態に係るＣＮＴ水分散液は、例えば、燃料電池やキャパシター、半導体デバイス、医療用器具、自動車、航空機、スポーツ用品など広範な分野において用いられる。
１．４． 作用効果
本実施形態に係るＣＮＴ水分散液では、カーボンナノチューブと、水と、カーボンナノチューブを水に分散させる分散剤と、を含む。カーボンナノチューブの含有量は、２．８質量％以上である。分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位およびスルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位の少なくとも一方を含む重合体である。粘度は、７５００ｃｐｓ以下である。
そのため、本実施形態に係るカーボンナノチューブ水分散液では、ＣＮＴの含有量が大きく、かつ塗工が容易である。粘度が７５００ｃｐｓより高いと、ＣＮＴ水分散液を、上述したダイコーターなどを用いて塗工することが難しくなる。
２． カーボンナノチューブ水分散液の製造方法
２．１． 全体の流れ
次に、本実施形態に係るＣＮＴ水分散液の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るＣＮＴ水分散液の製造方法を説明するためのフローチャートである。
本実施形態に係るＣＮＴ水分散液の製造方法は、図１に示すように、ＣＮＴの含有量が４．０質量％以上である第１分散液を作製する工程（ステップＳ１）と、ＣＮＴの含有量が４．０質量％未満である第２分散液を作製する工程（ステップＳ２）と、第１分散液と第２分散液とを混合して第３分散液を作製する工程（ステップＳ３）と、を含む。以下、
各工程について説明する。
２．２． 第１分散液を作製する工程（ステップＳ１）
２．２．１． 分散剤と水との攪拌
第１分散液を作製する工程では、まず、水に分散剤を加え、分散剤と水とを攪拌させる。攪拌の時間は、例えば、０．１時間以上３時間以下、好ましくは０．５時間以上１．５時間以下である。第１分散液に含まれる分散剤の種類は、上述の「１．１．２． 分散剤」で説明した分散剤と同じである。
第１分散液における分散剤の含有量は、例えば、１．０質量％以上であり、好ましくは１．３質量％以上であり、より好ましくは２．０質量％以上であり、さらにより好ましくは３．０質量％以上である。分散剤の含有量が１．０質量％以上であれば、第１分散液におけるＣＮＴの分散性を向上できる。
第１分散液における分散剤の含有量は、例えば、２０．０質量％以下であり、好ましくは１５．０質量％以下である。分散剤の含有量が２０．０質量％以下であれば、第１分散液を作製するためのＣＮＴと分散剤と水との混合液の粘度が高くなりすぎず、水中対向衝突法によって第１分散液を作製できる。混合液の粘度が高すぎると、水中対向衝突法を行う際に、湿式微粒化装置のノズル孔が詰まってしまう。
２．２．２． ＣＮＴと分散剤と水との攪拌
次に、攪拌された分散剤と水との混合液にＣＮＴを加え、ＣＮＴと分散剤と水とを攪拌させる。当該攪拌は、上記の分散剤と水との攪拌よりも高速で行われる。攪拌の時間は、例えば、０．１時間以上３時間以下、好ましくは０．５時間以上１．５時間以下である。
第１分散液におけるＣＮＴの含有量は、４．０質量％以上である。ＣＮＴの含有量が４．０質量％以上であれば、ＣＮＴの含有量が大きい第３分散液を作製できる。
第１分散液におけるＣＮＴの含有量は、例えば、１０．０質量％以下であり、好ましくは７．０質量％以下であり、より好ましくは５．０質量％以下である。ＣＮＴの含有量が１０．０質量％以下であれば、第１分散液を作製するためのＣＮＴと分散剤と水との混合液の粘度が高くなりすぎず、水中対向衝突法によって第１分散液を作製できる。混合液におけるＣＮＴの含有量が大きいほど、混合液の粘度は、高くなる。
第１分散液において、ＣＮＴの質量ＭＣＮＴに対する分散剤の質量ＭＤＩＳＰの比ＭＤＩＳＰ／ＭＣＮＴは、１／５以上５以下（ＣＮＴ：分散剤＝５：１～１：５）であり、好ましくは１／４以上４以下（ＣＮＴ：分散剤＝４：１～１：４）であり、さらに好ましくは１／３以上３以下（ＣＮＴ：分散剤＝３：１～１：３）である。比ＭＤＩＳＰ／ＭＣＮＴが１／５以上であれば、ＣＮＴの含有量が大きい第３分散液を作製できる。比ＭＤＩＳＰ／ＭＣＮＴが５以下であれば、第１分散液におけるＣＮＴの分散性を向上できる。
２．２．３． スクリーン処理
次に、攪拌されたＣＮＴと分散剤と水との混合液に対して、ＣＮＴによる凝集物などを取り除くためのスクリーン処理を行う。スクリーン処理は、例えば、篩などによって行われる。スクリーン処理を行うことにより、水中対向衝突法をスムーズに行うことができる。
２．２．４． ホモジナイザーによる処理
次に、水中対向衝突法の前処理として、ホモジナイザーによってＣＮＴと分散剤と水との混合液を処理する。ホモジナイザーは、超音波でキャビテーションを起こす超音波式で
あってもよいし、混合液を攪拌する攪拌式であってもよいし、混合液に圧力をかける圧力式であってもよい。ホモジナイザーによる処理を行うによって、ＣＮＴによる凝集物を減らすことができ、水中対向衝突法をスムーズに行うことができる。ホモジナイザーによる処理の時間は、例えば、１分間以上３０分間以下であり、好ましくは３分間以上１０分間以下である。
２．２．５． 水中対向衝突法
次に、ＣＮＴと分散剤と水との混合液に対して、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を１回として水中対向衝突法を行う。水中対向衝突法によって、ＣＮＴの分散性が良い第１分散液を作製できる。
水中対向衝突法では、ノズル孔からＣＮＴを含む混合液を高圧で吐出させてセラミックボールに衝突させ、ＣＮＴを分散させる。水中対向衝突法では、例えば、５０μｍ以上２５０μｍ以下、好ましくは１５０μｍ以上２００μｍ以下の径を有するノズル孔から、混合液を吐出させて、混合液をセラミックボールに衝突させる。ノズル孔の径が５０μｍ以上であれば、粘度が高い混合液であっても、ノズル孔から吐出できる。ノズル孔の径が２００μｍ以下であれば、混合液の衝突エネルギーを高くすることができる。
水中対向衝突法では、例えば、１５０ＭＰａ以上２５０ＭＰａ以下、好ましくは１８０ＭＰａ以上２２０ＭＰａ以下の圧力で、混合液を吐出させる。圧力が１５０ＭＰａ以上であれば、混合液の衝突エネルギーを高くすることができる。圧力が２５０ＭＰａ以下であれば、衝突エネルギーが高すぎてＣＮＴの繊維が切れて所望の特性が得られなくなることを抑制できる。
具体的には、水中対向衝突法は、株式会社スギノマシン製の湿式微粒化装置「スターバーストラボ」（機種名：ＨＪＰ－２５００５）を用いて行われる。当該湿式微粒化装置は、例えば超音波ホモジナイザーやボールミルに比べて、エネルギー密度が高く、短時間で分散性の良い第１分散液を作製できる。さらに、当該湿式微粒化装置は、不純物の混入を極少とすることができ、不純物の混入が極めて少ない第１分散液を作製できる。
第１分散液を作製する工程では、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を１回として水中対向衝突法を行って、第１分散液を作製する。ここで、「湿式微粒化装置における混合液のｐａｓｓ回数」とは、湿式微粒化装置における混合液の循環回数のことである。例えば、「ｐａｓｓ回数が２回」とは、１度セラミックボールに衝突した混合液が、もう１度セラミックボールに衝突するように、混合液を２回循環させることを意味する。このように、ｐａｓｓ回数は、ノズル孔から吐出された混合液のセラミックボールへの衝突回数に相当する。pａｓｓ回数は、湿式微粒化装置における処理時間に比例する。湿式微粒化装置における処理時間が長いと、混合液の循環回数が増える。
第１分散液は、ＣＮＴの含有量が４．０質量％以上と大きいため、粘度が高い。第１分散液の粘度は、例えば、９０００ｃｐｓ以上、好ましくは９５００ｃｐｓ以上、より好ましくは１００００ｃｐｓ以上である。このような高粘度の第１分散液に対して、もう１回、湿式微粒化装置で水中対向衝突法を行おうとしても（すなわち、ｐａｓｓ回数を２回として水中対向衝突法を行って、第１分散液を作製しようとしても）、第１分散液が湿式微粒化装置のノズル孔に詰まってしまい、水中対向衝突法を行うことができない。したがって、第１分散液を作製する工程において、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回とすることは難しく、ｐａｓｓ回数を１回として水中対向衝突法を行って作製された第１分散液を、第３分散液の作製のために用いる。
以上の工程により、ＣＮＴと分散剤と水とを含み、ＣＮＴの含有量が４．０質量％以上
である第１分散液を作製できる。
なお、上記では、湿式微粒化装置による水中対向衝突法として、ノズル孔から吐出させた混合液を、セラミックボールに衝突させてＣＮＴを分散させる方法について説明した。しかし、ＣＮＴを分散性良く分散できれば、その方法は、特に限定されず、例えば、２つのノズル孔を対向配置させて混合液同士を衝突させ、ＣＮＴを分散させる方法であってもよい。この場合、ｐａｓｓ回数は、一方のノズル孔から出された混合液と、他方のノズル孔から吐出された混合液と、の衝突回数に相当する。
２．３． 第２分散液を作製する工程（ステップＳ２）
２．３．１． 分散剤と水との攪拌
第２分散液を作製する工程では、まず、分散剤に水を加え、分散剤と水とを攪拌させる。攪拌の時間は、例えば、０．１時間以上３時間以下、好ましくは０．５時間以上１．５時間以下である。第２分散液に含まれる分散剤の種類は、上述した第１分散液に含まれる分散剤と同じである。
第２分散液における分散剤の含有量は、例えば、０．５質量％以上であり、好ましくは０．８質量％以上であり、より好ましくは１．０質量％以上であり、さらにより好ましくは２．０質量％以上である。分散剤の含有量が０．５質量％以上であれば、第２分散液におけるＣＮＴの分散性を向上できる。
第２分散液における分散剤の含有量は、例えば、１５．０質量％以下であり、好ましくは１０．０質量％以下である。分散剤の含有量が１５．０質量％以下であれば、第２分散液を作製するためのＣＮＴと分散剤と水との混合液の粘度が高くなりすぎず、水中対向衝突法によって第２分散液を作製できる。
２．３．２． ＣＮＴと分散剤と水との攪拌
次に、攪拌された分散剤と水との混合液にＣＮＴを加え、ＣＮＴと分散剤と水とを攪拌させる。当該攪拌は、上記の分散剤と水との攪拌よりも高速で行われる。攪拌の時間は、例えば、０．１時間以上３時間以下、好ましくは０．５時間以上１．５時間以下である。
第２分散液におけるＣＮＴの含有量は、例えば、１．５質量％以上であり、好ましくは２．０質量％以上であり、より好ましくは２．５質量％以上である。ＣＮＴの含有量が１．５質量％以上であれば、ＣＮＴの含有量が大きい第３分散液を作製できる。
第２分散液におけるＣＮＴの含有量は、４．０質量％未満であり、好ましくは３．８質量％以下である。ＣＮＴの含有量が４．０質量％未満であれば、第２分散液の粘度を低くすることができる。
第２分散液において、ＣＮＴの質量ＭＣＮＴに対する分散剤の質量ＭＤＩＳＰの比ＭＤＩＳＰ／ＭＣＮＴは、１／５以上５以下（ＣＮＴ：分散剤＝５：１～１：５）であり、好ましくは１／４以上４以下（ＣＮＴ：分散剤＝４：１～１：４）であり、さらに好ましくは１／３以上３以下（ＣＮＴ：分散剤＝３：１～１：３）である。比ＭＤＩＳＰ／ＭＣＮＴが１／５以上であれば、ＣＮＴの含有量が大きい第３分散液を作製できる。比ＭＤＩＳＰ／ＭＣＮＴが５以下であれば、第２分散液におけるＣＮＴの分散性を向上できる。
２．３．３． スクリーン処理
次に、ＣＮＴと分散剤と水との混合液に対して、上述した第１分散液を作製する工程（ステップＳ１）と同様に、スクリーン処理を行う。
２．３．４． ホモジナイザーによる処理
次に、ＣＮＴと分散剤と水との混合液に対して、上述した第１分散液を作製する工程（ステップＳ１）と同様に、ホモジナイザーによる処理を行う。
２．３．５． 水中対向衝突法
次に、ＣＮＴと分散剤と水との混合液に対して、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回以上として水中対向衝突法を行う。第２分散液を作製する工程において、ｐａｓｓ回数以外は、上述した第１分散液を作製する工程（ステップＳ１）と同様に、水中対向衝突法を行う。
第２分散液を作製する工程におけるＣＮＴと分散剤と水との混合液は、ＣＮＴの含有量が４．０質量％未満と小さいため、粘度が低い。そのため、第２分散液を作製する工程では、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回以上として水中対向衝突法を行うことができる。ｐａｓｓ回数を２回以上とすることにより、ｐａｓｓ回数が１回の場合に比べて、第２分散液の粘度を低くすることができる。その結果、ＣＮＴの大きな含有量を保ちつつ、塗工に適した粘度を有する第３分散液を作製できる。ｐａｓｓ回数は、好ましくは、４回以上である。ｐａｓｓ回数が多いほど、第２分散液の粘度を低くすることができる。ただし、湿式微粒化装置による処理時間の短縮化および省エネルギー化を考慮すると、ｐａｓｓ回数は、好ましくは１０回以下であり、より好ましくは８回以下である。
第２分散液の粘度は、例えば、１０ｃｐｓ以上２０００ｃｐｓ以下、好ましくは２０ｃｐｓ以上１７００ｃｐｓ以下、より好ましくは３０ｃｐｓ以上１５００ｃｐｓ以下である。粘度が１０ｃｐｓ以上２０００ｃｐｓ以下であれば、塗工に適した粘度を有する第３分散液を作製できる。
以上の工程により、ＣＮＴと分散剤と水とを含み、ＣＮＴの含有量が４．０質量％未満である第２分散液を作製できる。
なお、第１分散液を作製する工程（ステップＳ１）と、第２分散液を作製する工程（ステップＳ２）と、の順序は、特に限定されない。
２．４． 第３分散液を作製する工程（ステップＳ３）
第３分散液を作製する工程では、第１分散液と第２分散液とを混合して第３分散液を作製する。第１分散液と第２分散液との混合は、例えば、高速分散機またはホモジナイザーによって行われる。高速分散機を用いる場合は、混合液を攪拌する攪拌式であってもよい。ホモジナイザーを用いる場合は、超音波でキャビテーションを起こす超音波式であってもよいし、混合液に圧力をかける圧力式であってもよい。高速分散機またはホモジナイザーによる処理の時間は、例えば、１０分間以上２４０分間以下であり、好ましくは３０分間以上１２０分間以下である。
第３分散液を作製する工程では、第１分散液の質量と第２分散液の質量との合計ＭＳＵＭに対する第１分散液の質量Ｍ１の比Ｍ１／ＭＳＵＭが、例えば、０．１５以上０．７０以下となるように、好ましくは０．２０以上０．６０以下となるように、第１分散液と第２分散液とを混合する。比Ｍ１／ＭＳＵＭが０．１５以上０．７０以下であれば、ＣＮＴの含有量が大きて粘度が低い第３分散液を作製できる。第３分散液におけるＣＮＴの含有量は、第１分散液におけるＣＮＴの含有量より小さく、第２分散液におけるＣＮＴの含有量よりも大きい。第３分散液の粘度は、第１分散液の粘度よりも低く、第２分散液の粘度よりも高い。
以上の工程により、ＣＮＴ水分散液としての第３分散液を作製できる。
２．５． 作用効果
本実施形態に係るＣＮＴ水分散液の製造方法では、ＣＮＴの含有量が４．０質量％以上である第１分散液を作製する工程と、ＣＮＴの含有量が４．０質量％未満である第２分散液を作製する工程と、第１分散液と第２分散液とを混合して第３分散液を作製する工程と、を含む。第１分散液を作製する工程では、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を１回として水中対向衝突法を行って、第１分散液を作製する。第２分散液を作製する工程では、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回以上として水中対向衝突法を行って、第２分散液を作製する。第１分散液に含まれる分散剤および第２分散液に含まれる分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位およびスルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位の少なくとも一方を含む重合体である。
上記のように、第２分散液は、ＣＮＴの含有量が４．０質量％未満であり、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回以上として水中対向衝突法を行って作製されるため、粘度が低い。そして、ＣＮＴの含有量が大きい第１分散液と、粘度が低い第２分散液と、を混合することで、ＣＮＴの含有量が大きく、塗工に適した粘度を有するＣＮＴ水分散液を作製できる。したがって、本実施形態に係るＣＮＴ水分散液の製造方法では、ＣＮＴの含有量が大きく、かつ塗工が容易なＣＮＴ水分散液を製造できる。
３． カーボンナノチューブ水分散液の製造方法の変形例
３．１． 第１変形例
３．１．１． 全体の流れ
次に、本実施形態に係るＣＮＴ水分散液の製造方法の第１変形例（以下、単に「製造方法の第１変形例」ともいう）について、図面を参照しながら説明する。図２は、製造方法の第１変形例を説明するためのフローチャートである。
製造方法の第１変形例は、図２に示すように、上述した第３分散液を作製する工程（ステップＳ３）の後に、第３分散液に対して水中対向衝突法を行って第４分散液を作製する工程（ステップＳ４）と、ＣＮＴの含有量が第４分散液よりも大きい第５分散液を作製する工程（ステップＳ５）と、第４分散液と第５分散液とを混合して第６分散液を作製する工程（ステップＳ６）と、を含む。以下、各工程について説明する。
３．１．２． 第４分散液を作製する工程（ステップＳ４）
第４分散液を作製する工程では、第３分散液に対して、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回以上として水中対向衝突法を行って、第４分散液を作製する。第４分散液を作製する工程において、ｐａｓｓ回数以外は、上述した第１分散液を作製する工程（ステップＳ１）と同様に、水中対向衝突法を行う。第３分散液は、ＣＮＴの含有量が大きいにもかかわらず、粘度が低いために、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回以上とする水中対向衝突法を行うことができる。
湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回以上とすることにより、ｐａｓｓ回数が１回の場合に比べて、第４分散液の粘度を低くすることができる。ｐａｓｓ回数は、例えば、２回以上１０回以下であり、好ましくは４回以上８回以下である。第４分散液の粘度は、第３分散液の粘度よりも低い。
第４分散液におけるＣＮＴ含有量は、第２分散液におけるＣＮＴの含有量よりも大きい。第４分散液におけるＣＮＴの含有量は、例えば、第３分散液のＣＮＴの含有量と同じである。
３．１．３． 第５分散液を作製する工程（ステップＳ５）
第５分散液を作製する工程では、ＣＮＴと、水と、ＣＮＴを水に分散させる分散剤と、を含む第５分散液を作製する。第５分散液におけるＣＮＴの含有量は、第４分散液におけるＣＮＴの含有量よりも大きい。第５分散液におけるＣＮＴの含有量は、第１分散液におけるＣＮＴの含有量と同じであってもよい。第５分散液における分散剤の含有量は、第１分散液における分散剤の含有量と同じであってもよい。
第５分散液を作製する工程の説明は、上述した第１分散液を作製する工程（ステップＳ１）の説明において、「第１分散液」を「第５分散液」に置き換えて適用できる。したがって、その説明を省略する。
なお、第４分散液を作製する工程（ステップＳ４）と、第５分散液を作製する工程（ステップＳ５）と、の順序は、特に限定されない。
３．１．４． 第６分散液を作製する工程（ステップＳ６）
第６分散液を作製する工程では、第４分散液と第５分散液とを混合して第６分散液を作製する。第６分散液を作製する工程の説明は、上述した第３分散液を作製する工程（ステップＳ３）において、「第１分散液」、「第２分散液」、「第３分散液」を、それぞれ、「第４分散液」、「第５分散液」、「第６分散液」に置き換えて適用できる。したがって、その説明を省略する。
以上の工程により、ＣＮＴ水分散液としての第６分散液を作製できる。
３．１．５． 作用効果
製造方法の第１変形例では、第１～第３分散液を作製する工程に加えて、さらに、第３分散液に対して、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回以上として水中対向衝突法を行って、第４分散液を作製する工程と、ＣＮＴの含有量が第４分散液よりも大きい第５分散液を作製する工程と、第４分散液と第５分散液とを混合して第６分散液を作製する工程と、を含む。第５分散液を作製する工程では、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を１回として水中対向衝突法を行って、第５分散液を作製する。第５分散液に含まれる分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位およびスルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位の少なくとも一方を含む重合体である。
そのため、製造方法の第１変形例では、ＣＮＴ水分散液として、第３分散液よりもＣＮＴの含有量が大きい第６分散液を作製できる。
３．２． 第２変形例
３．２．１． 全体の流れ
次に、本実施形態に係るＣＮＴ水分散液の製造方法の第２変形例（以下、単に「製造方法の第２変形例」ともいう）について、図面を参照しながら説明する。図３は、製造方法の第２変形例を説明するためのフローチャートである。
製造方法の第２変形例は、図３に示すように、上述した第６分散液を作製する工程（ステップＳ６）の後に、第６分散液に対して水中対向衝突法を行って第７分散液を作製する工程（ステップＳ７）と、ＣＮＴの含有量が第７分散液よりも大きい第８分散液を作製する工程（ステップＳ８）と、第７分散液と第８分散液とを混合して第９分散液を作製する工程（ステップＳ９）と、を含む。以下、各工程について説明する。
３．２．２． 第７分散液を作製する工程（ステップＳ７）
第７分散液を作製する工程では、第６分散液に対して、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回以上として水中対向衝突法を行って、第７分散液を作製する。第７分散液を作製す
る工程において、ｐａｓｓ回数以外は、上述した第１分散液を作製する工程（ステップＳ１）と同様に、水中対向衝突法を行う。第６分散液は、ＣＮＴの含有量が大きいにもかかわらず、粘度が低いために、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回以上とする水中対向衝突法を行うことができる。
湿式微粒化装置のＰａｓｓ回数を２回以上とすることにより、ｐａｓｓ回数が１回の場合に比べて、第７分散液の粘度を低くすることができる。ｐａｓｓ回数は、例えば、２回以上１０回以下であり、好ましくは４回以上８回以下である。第７分散液の粘度は、第６分散液の粘度よりも低い。
第７分散液におけるＣＮＴ含有量は、第４分散液におけるＣＮＴの含有量よりも大きい。第７分散液におけるＣＮＴの含有量は、例えば、第６分散液のＣＮＴの含有量と同じである。
３．２．３． 第８分散液を作製する工程（ステップＳ８）
第８分散液を作製する工程では、ＣＮＴと、水と、ＣＮＴを水に分散させる分散性と、を含む第８分散液を作製する。第８分散液におけるＣＮＴの含有量は、第７分散液におけるＣＮＴの含有量よりも大きい。第８分散液におけるＣＮＴの含有量は、第１分散液におけるＣＮＴの含有量と同じであってもよい。第８分散液における分散剤の含有量は、第１分散液における分散剤の含有量と同じであってもよい。
第８分散液を作製する工程の説明は、上述した第１分散液を作製する工程（ステップＳ１）の説明において、「第１分散液」を「第８分散液」に置き換えて適用できる。したがって、その説明を省略する。
なお、第７分散液を作製する工程（ステップＳ７）と、第８分散液を作製する工程（ステップＳ８）と、の順序は、特に限定されない。
３．２．４． 第９分散液を作製する工程（ステップＳ９）
第９分散液を作製する工程では、第７分散液と第８分散液とを混合して第９分散液を作製する。第９分散液を作製する工程の説明は、上述した第３分散液を作製する工程（ステップＳ３）において、「第１分散液」、「第２分散液」、「第３分散液」を、それぞれ、「第７分散液」、「第８分散液」、「第９分散液」に置き換えて適用できる。したがって、その説明を省略する。
以上の工程により、ＣＮＴ水分散液としての第９分散液を作製できる。
３．２．５． 作用効果
製造方法の第２変形例では、第１変形例の第１～第６分散液を作製する工程に加えて、さらに、第６分散液に対して、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回以上として水中対向衝突法を行って、第７分散液を作製する工程と、ＣＮＴの含有量が第７分散液よりも大きい第８分散液を作製する工程と、第７分散液と第８分散液とを混合して第９分散液を作製する工程と、を含む。第８分散液を作製する工程では、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を１回として水中対向衝突法を行って、第８分散液を作製する。第８分散液に含まれる分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位およびスルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位の少なくとも一方を含む重合体である。
そのため、製造方法の第２変形例では、ＣＮＴ水分散液として、第６分散液よりもＣＮＴの含有量が大きい第９分散液を作製できる。
なお、上記では、第１～第９分散液を作製する工程を含む例について、説明したが、本発明に係るＣＮＴ水分散液の製造方法は、さらに、第９分散液に対してｐａｓｓ回数を２回以上として水中対向衝突法を行って作製された分散液（低濃度分散液）に、ｐａｓｓ回数を１回として水中対向衝突法を行って作製された分散液（ＣＮＴの濃度が低濃度分散液よりも大きい高濃度分散液）を混合することによって、ＣＮＴ水分散液を製造してもよい。このように、本発明に係るＣＮＴ水分散液の製造方法では、低濃度分散液と高濃度分散液との混合を繰り返すことによって、ＣＮＴ水分散液を製造してもよい。当該混合の繰り返しの回数は、特に限定されない。当該混合の繰り返しの回数が多いほど、ＣＮＴの含有量が大きいＣＮＴ水分散液を製造できる。
４． 実験例
以下に実験例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実験例によって何ら限定されるものではない。
４．１． ＣＮＴ水分散液の作製
＜実施例１＞
（１）第１液体
水に分散液を加え、攪拌させた。分散剤は、第１液体における含有量が４．０質量％となるように加えた。分散剤としては、ポリアクリル酸を用いた。具体的には、株式会社日本触媒製の「アクアリックＨＬ－４１５」を用いた。重量平均分子量は、１００００である。
次に、攪拌された分散剤と水との混合液にＣＮＴを加え、１時間、攪拌させた。当該攪拌は、上記の分散剤と水との混合液の攪拌よりも高速で行った。ＣＮＴは、第１液体における含有量が４．０質量％となるように加えた。ＣＮＴとしては、ＫＵＭＨＯ ＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ社製の「Ｋ－Ｎａｎｏｓ－１００Ｐ」を用いた。当該ＣＮＴは、ＭＷＮＴ、直径８ｎｍ～１５ｎｍ、繊維長２７μｍ（バンドル）、ＢＥＴ比表面積２２０ｍ２／ｇである。
次に、株式会社日本精機製作所製のホモジナイザー「バイオミキサーＢＭ－２」によって、上記混合液を処理した。処理時間を５分とした。
次に、上記混合液に対して、水中対向衝突法を行った。水中対向衝突法は、株式会社スギノマシン製の湿式微粒化装置「スターバーストラボ」（機種名：ＨＪＰ－２５００５）を用いて行った。混合液が吐出されるノズル孔の径を１７５μｍとし、混合液の吐出圧力を２００ＭＰａに設定して、混合液をセラミックボールに衝突させた。湿式微粒化装置による混合液のｐａｓｓ回数を、１回とした。
以上の工程により、第１液体を作製した。第１液体の粘度は、１００００ｃｐｓ以上であった。粘度は、東京計器株式会社製のＢ型粘度計「ＢＭ」を用いて、２５℃、回転数６０ｒｐｍの条件で測定した。
（２）第２液体
分散剤を、第２液体における含有量が３．０質量％となるように加えた。ＣＮＴを、第２液体における含有量が３．０質量％となるように加えた。ＣＮＴと分散剤と水との混合液に対して、湿式微粒化装置による混合液のｐａｓｓ回数を、４回とした。
以上のこと以外は、上述した第１液体と同様にして、第２液体を作製した。第２液体の粘度は、１４４０ｃｐｓであった。第２液体の粘度は、第１液体と同じ条件で測定した。
（３）第１液体と第２液体との混合
次に、プライミクス株式会社製の高速分散機「ホモディスパー２．５型」によって、第１液体と第２液体とを混合をして、第１液体と第２液体との混合液を作製した。処理時間を６０分間とした。第１液体の質量と第２液体の質量との合計に対する第１液体の質量の比を、０．３７とした。以下、「第１液体の質量と第２液体の質量との合計に対する第１液体の質量の比」を、単に「第１液体の質量比」ともいう。
以上の工程により、ＣＮＴ水分散液としての混合液を作製した。図４は、実施例１および後述する実施例２～２４の作製条件を示す表である。図５は、後述する実施例２５～３６および比較例１～７の作製条件を示す表である。
なお、便宜上、図４，５および以下の記載では、ポリアクリル酸を「ＰＡＡ」ともいう。ポリアクリル酸とポリ２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸との共重合体を「ＰＡＡ／ＰＳＡ」ともいう。ポリメタクリル酸を「ＰＭＡ」ともいう。
また、本実験例で用いた粘度計では、１００００ｃｐｓ以上の粘度は、測定できない。例えば、本来は粘度が２００００ｃｐｓの場合であっても、本実験例で用いた粘度計では、「１００００ｃｐｓ」と表記される。図４および図５では、本実験例で用いた粘度計において「１００００ｃｐｓ」と表記された場合を「１００００↑」とした。
＜実施例２＞
実施例２では、第１液体の質量比を０．５０としたこと以外は、上述した実施例１と同様にして、第１液体と第２液体との混合液を作製した。
＜実施例３＞
実施例３では、上述のように作製した実施例２の混合液に対して、湿式微粒化装置によるｐａｓｓ回数を４回として水中対向衝突法を行った液体を、第２液体として用いた。さらに、第１液体の質量比を０．４１とした。
上記のこと以外は、上述した実施例１と同様にして、第１液体と第２液体との混合液を作製した。
＜実施例４＞
実施例４では、上述のように作製した実施例３の混合液に対して、湿式微粒化装置によるｐａｓｓ回数を４回として水中対向衝突法を行った液体を、第２液体として用いた。さらに、第１液体の質量比を０．３４とした。
上記のこと以外は、上述した実施例１と同様にして、第１液体と第２液体との混合液を作製した。
＜実施例５＞
実施例５では、上述のように作製した実施例４の混合液に対して、湿式微粒化装置によるｐａｓｓ回数を４回として水中対向衝突法を行った液体を、第２液体として用いた。さらに、第１液体の質量比を０．５０とした。
上記のこと以外は、上述した実施例１と同様にして、第１液体と第２液体との混合液を作製した。
＜実施例６～８＞
実施例６～８では、第２液体におけるＣＮＴの含有量および分散剤の含有量、ならびに
第１液体の質量比を、図４に示すように変化させたこと以外は、上述した実施例１と同様にして、第１液体と第２液体との混合液を作製した。
＜実施例９，１０＞
実施例９，１０では、第２液体に対する湿式微粒化装置によるｐａｓｓ回数を８回として水中対向衝突法を行った。さらに、第１液体の質量比を、図４に示すように変化させた。
上記のこと以外は、上述した実施例１と同様にして、第１液体と第２液体との混合液を作製した。
＜実施例１１～２０＞
実施例１１～２０では、第１液体における分散剤の含有量、第２液体におけるＣＮＴの含有量および分散剤の含有量、ならびに第１液体の質量比を、図４に示すように変化させたこと以外は、上述した実施例１と同様にして、第１液体と第２液体との混合液を作製した。
＜実施例２１～２３＞
実施例２１～２３では、上述のように作製した実施例８の混合液に対して、湿式微粒化装置によるｐａｓｓ回数を４回として水中対向衝突法を行った液体を、第２液体として用いた。さらに、第１液体の質量比を、図４に示すように変化させた。
上記のこと以外は、上述した実施例１と同様にして、第１液体と第２液体との混合液を作製した。
＜実施例２４＞
実施例２４では、上述のように作製した実施例２３の混合液に対して、湿式微粒化装置によるｐａｓｓ回数を４回として水中対向衝突法を行った液体を、第２液体として用いた。さらに、第１液体の質量比を０．３３とした。
上記のこと以外は、上述した実施例１と同様にして、第１液体と第２液体との混合液を作製した。
＜実施例２５～２８＞
実施例２５～２８では、第１液体におけるＣＮＴの含有量および分散剤の含有量を４．５質量％とした。ＣＮＴとしては、株式会社ＬＧ化学製の「ＢＴ１００３」を用いた。当該ＣＮＴの繊維長は、１２μｍ（バンドル）である。さらに、第１液体の質量比を、図５に示すように変化させた。
以上のこと以外は、上述した実施例１と同様にして、第１液体と第２液体との混合液を作製した。
＜実施例２９，３０＞
実施例２９，３０では、第２液体におけるＣＮＴの含有量および分散剤の含有量を３．８質量％とした。さらに、第１液体の質量比を、図５に示すように変化させた。
上記のこと以外は、上述した実施例２５と同様にして、第１液体と第２液体との混合液を作製した。
＜実施例３１～３３＞
実施例３１～３３では、分散剤として、アクリル酸と２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸との共重合体（ＰＡＡ／ＰＳＡ）を用いた。具体的には、ＰＡＡ／ＰＳＡとして、東亜合成株式会社製の「アロンＡ－１２ＳＬ」を用いた。重量平均分子量は、１００００である。さらに、第１液体の質量比を、図５に示すように変化させた。
上記のこと以外は、上述した実施例１と同様にして、第１液体と第２液体との混合液を作製した。
＜実施例３４～３６＞
実施例３４～３６では、第２液体に対する湿式微粒化装置によるｐａｓｓ回数を８回として水中対向衝突法を行った。さらに、第１液体の質量比を、図５に示すように変化させた。
上記のこと以外は、上述した実施例３１と同様にして、第１液体と第２液体との混合液を作製した。
＜比較例１～３＞
比較例１～３では、第２液体として、水のみを用いたこと以外は、上述した実施例１と同様にして、第１液体と第２液体との混合液を作製した。比較例１～３は、ＣＮＴの含有量が４．０質量％である第１液体を、ＣＮＴの含有量がそれぞれ３．０質量％、２．５質量％、２．３質量％となるように、第２液体である水で希釈したものである。
＜比較例４～７＞
比較例４～７では、分散剤として、ポリメタクリル酸（ＰＭＡ）を用いた。具体的には、分散剤として、富士フイルム和光純薬株式会社製のＰＭＡを用いた。重量平均分子量は、１０００００以下である。さらに、第１液体の質量比を、図５に示すように変化させた。
比較例４～７では、第２液体の粘度が高すぎて、湿式微粒化装置によるｐａｓｓ回数を１回とすることしかできなかった。すなわち、湿式微粒化装置によるｐａｓｓ回数を２回以上として水中対向衝突法を行うことができなかった。
上記のこと以外は、上述した実施例１と同様にして、第１液体と第２液体との混合液を作製した。
４．２． 混合液におけるＣＮＴの含有量および粘度の評価結果
図４に、実施例１～２４の混合液におけるＣＮＴの含有量および粘度の評価結果を示す。図５に、実施例２５～３６および比較例１～７の混合液におけるＣＮＴの含有量および粘度の評価結果を示す。
図４および図５に示すように、実施例１～３６の第１液体と第２液体との混合液は、ＣＮＴの含有量が２．８質量％以上であり、粘度が７５００ｃｐｓ以下であった。
比較例１の混合液は、ＣＮＴの含有量が３．０質量％であったが、粘度が１００００ｃｐｓ以上と高かった。比較例１により、混合液におけるＣＮＴの含有量を３．０質量％にしようとして、第２液体として水のみを用いると、粘度が大幅に高くなることがわかった。
比較例２，３の混合液は、粘度が７５００ｃｐｓよりも低かったが、ＣＮＴの含有量がそれぞれ２．５質量％、２．３質量％と小さかった。比較例２，３により、混合液におけ
る粘度を低くしようとして、第２液体として水のみを用いると、ＣＮＴの含有量が大幅に小さくなることがわかった。
実施例２～６により、第２液体として、作製された本実施例の混合液を用いることにより、混合液におけるＣＮＴの含有量を大きくできることがわかった。第２液体として、作製された本実施例の混合液を用いることを繰り返せば、混合液におけるＣＮＴの含有量を第１液体におけるＣＮＴの含有量に近づけられることがわかった。
実施例１１～２０により、ＣＮＴの質量ＭＣＮＴに対する分散剤の質量ＭＤＩＳＰの比ＭＤＩＳＰ／ＭＣＮＴが１でなくても（ＣＮＴ：分散剤＝１：１でなくても）、ＣＮＴの含有量が２．８質量％以上であり、粘度が７５００ｃｐｓ以下の混合液を作製できることがわかった。
実施例２５～２８により、第１液体におけるＣＮＴの含有量が４．０質量％より大きくても、ＣＮＴの含有量が２．８質量％以上であり、粘度が７５００ｃｐｓ以下の混合液を作製できることがわかった。
実施例３１～３６により、分散剤として、ＰＡＡの代わりに、ＰＡＡ／ＰＳＡを用いても、ＣＮＴの含有量が２．８質量％以上であり、粘度が７５００ｃｐｓ以下の混合液を作製できることがわかった。比較例４～７により、分散剤としてＰＭＡを用いた場合は、粘度が大幅に高くなることがわかった。分散剤として、アクリル酸に由来する繰り返し単位およびスルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位の少なくとも一方を含む重合体を用いることにより、ＣＮＴの含有量が２．８質量％以上であり、粘度が７５００ｃｐｓ以下の混合液を作製できると考えられる。
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成である。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成できる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

Claims (17)

  1. カーボンナノチューブと、
    水と、
    前記カーボンナノチューブを前記水に分散させる分散剤と、
    を含み、
    前記カーボンナノチューブの含有量は、２．８質量％以上であり、
    前記分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位およびスルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位の少なくとも一方を含む重合体であり、
    Ｂ型粘度計を用いて２５℃、回転数６０ｒｐｍの条件で測定した粘度は、７５００ｃｐｓ以下である、カーボンナノチューブ水分散液。
  2. 前記分散剤は、ポリアクリル酸である、請求項１に記載のカーボンナノチューブ水分散液。
  3. 前記カーボンナノチューブの含有量は、３．０質量％以上である、請求項１に記載のカーボンナノチューブ水分散液。
  4. 前記カーボンナノチューブの含有量は、３．５質量％以上である、請求項１に記載のカーボンナノチューブ水分散液。
  5. 前記粘度は、５０００ｃｐｓ以下である、請求項１に記載のカーボンナノチューブ水分散液。
  6. 前記粘度は、３０００ｃｐｓ以下である、請求項１に記載のカーボンナノチューブ水分散液。
  7. 電磁波ノイズ抑制シートの塗工剤として用いられる、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ水分散液。
  8. カーボンナノチューブと、水と、前記カーボンナノチューブを前記水に分散させる分散剤と、を含み、前記カーボンナノチューブの含有量が４．０質量％以上である第１分散液を作製する工程と、
    カーボンナノチューブと、水と、前記カーボンナノチューブを前記水に分散させる分散剤と、を含み、前記カーボンナノチューブの含有量が４．０質量％未満である第２分散液を作製する工程と、
    前記第１分散液と前記第２分散液とを混合して第３分散液を作製する工程と、
    を含み、
    前記第１分散液を作製する工程では、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を１回として水中対向衝突法を行って、前記第１分散液を作製し、
    前記第２分散液を作製する工程では、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回以上として水中対向衝突法を行って、前記第２分散液を作製し、
    前記第１分散液に含まれる前記分散剤および前記第２分散液に含まれる前記分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位およびスルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位の少なくとも一方を含む重合体である、カーボンナノチューブ水分散液の製造方法。
  9. 前記第１分散液に含まれる前記分散剤および前記第２分散液に含まれる前記分散剤は、ポリアクリル酸である、請求項８に記載のカーボンナノチューブ水分散液の製造方法。
  10. 前記第３分散液に対して、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回以上として水中対向衝突法を行って、第４分散液を作製する工程と、
    カーボンナノチューブと、水と、前記カーボンナノチューブを前記水に分散させる分散剤を含み、前記カーボンナノチューブの含有量が前記第４分散液よりも大きい第５分散液を作製する工程と、
    前記第４分散液と前記第５分散液とを混合して第６分散液を作製する工程と、
    を含み、
    前記第５分散液を作製する工程では、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を１回として水中対向衝突法を行って、前記第５分散液を作製し、
    前記第５分散液に含まれる前記分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位およびスルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位の少なくとも一方を含む重合体である、請求項８または９に記載のカーボンナノチューブ水分散液の製造方法。
  11. 前記第５分散液に含まれる前記分散剤は、ポリアクリル酸である、請求項１０に記載のカーボンナノチューブ水分散液の製造方法。
  12. 前記第６分散液に対して、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を２回以上として水中対向衝突法を行って、第７分散液を作製する工程と、
    カーボンナノチューブと、水と、前記カーボンナノチューブを前記水に分散させる分散剤を含み、前記カーボンナノチューブの含有量が前記第７分散液よりも大きい第８分散液を作製する工程と、
    前記第７分散液と前記第８分散液とを混合して第９分散液を作製する工程と、
    を含み、
    前記第８分散液を作製する工程では、湿式微粒化装置のｐａｓｓ回数を１回として水中対向衝突法を行って、前記第８分散液を作製し、
    前記第８分散液に含まれる前記分散剤は、アクリル酸に由来する繰り返し単位およびスルホン酸基を有する単量体に由来する繰り返し単位の少なくとも一方を含む重合体である、請求項１０に記載のカーボンナノチューブ水分散液の製造方法。
  13. 前記第８分散液に含まれる前記分散剤は、ポリアクリル酸である、請求項１２に記載のカーボンナノチューブ水分散液の製造方法。
  14. 前記第３分散液を作製する工程において、前記第１分散液の質量と前記第２分散液の質量との合計に対する前記第１分散液の質量の比が、０．１５以上０．７０以下となるように、前記第１分散液と前記第２分散液とを混合する、請求項８または９に記載のカーボンナノチューブ水分散液の製造方法。
  15. 前記第２分散液における前記カーボンナノチューブの含有量は、３．８質量％以下である、請求項８または９に記載のカーボンナノチューブ水分散液の製造方法。
  16. 前記第１分散液における前記分散剤の含有量は、１．０質量％以下１５．０％質量以下である、請求項８または９に記載のカーボンナノチューブ水分散液の製造方法。
  17. 前記第２分散液における前記分散剤の含有量は、０．５質量％以下１０．０％質量以下である、請求項１６に記載のカーボンナノチューブ水分散液の製造方法。
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